Sie berechnen die Dichte eines festen Körpers, einer Flüssigkeit oder eines Gases, indem Sie sein Volumen messen, es wiegen, um seine Masse zu bestimmen und mit der Formel
\delta = \frac{m}{V}
wo∂ist Dichte,ichist Masse undVist Volumen. Es ist eine einfache mathematische Operation, diese Gleichung neu anzuordnen, damit Sie die Masse aus der Dichte berechnen können:
m=\delta\times V
Warum willst du das tun? Die Masse sollte einfach zu bestimmen sein – Sie müssen nur Ihre Waage herausnehmen und etwas wiegen, oder? Tatsächlich können Sie dies nicht immer tun, insbesondere wenn Sie es mit einer Flüssigkeit oder einem sehr schweren Feststoff zu tun haben, der für Ihre Waage zu groß ist. Da die Dichten der meisten Feststoffe und Flüssigkeiten tabellarisch aufgeführt sind, können Sie die Dichte des jeweiligen Stoffes nachschlagen. Solange Sie in der Lage sind, das von der Substanz eingenommene Volumen zu messen, was in einem Behälter einfach ist, kennen Sie ihre Masse.
So finden Sie die Dichte
Die Dichte ist eine feste Größe, und da sie sich nie ändert, kann sie ein Proportionalitätsfaktor zwischen Masse und Volumen für einen bestimmten Stoff sein. Mit anderen Worten, mit zunehmendem Volumen nimmt auch die Masse zu. Wenn Sie steigende Volumenwerte gegen die entsprechenden Massenzunahmen in einem Diagramm grafisch darstellen, erhalten Sie eine Gerade mit einer Steigung gleich der Dichte der Substanz.
Normalerweise müssen Sie sich jedoch nicht die Mühe machen, einen Graphen zu zeichnen. Solange Sie die Zusammensetzung eines Festkörpers kennen, können Sie die Dichte in einer Tabelle nachschlagen. Wenn Sie eine Flüssigkeit haben, sollten Sie ihr spezifisches Gewicht nachschlagen, das die Dichte im Vergleich zur Dichte von Wasser ist. Das spezifische Gewicht von Ethylalkohol beträgt beispielsweise 0,787. Da die Dichte von Wasser 1 g/ml beträgt, bedeutet dies, dass die Dichte von Alkohol 0,787 g/ml beträgt.
Wenn Sie eine Lösung mit unbekannter Zusammensetzung haben, können Sie ihr spezifisches Gewicht nicht nachschlagen, aber Sie können es messen. Das Werkzeug dafür heißt Hygrometer. Sie lassen es in der Flüssigkeit schwimmen und lesen das spezifische Gewicht an der Messmarke ab, die gerade die Oberfläche berührt.
Dichte-zu-Masse-Umrechnung
Die Dichte wird in verschiedenen Einheiten gemessen, darunter Gramm/Milliliter, Kilogramm/Kubikmeter und Pfund/Kubikfuß. Wenn Sie die Dichte nachschlagen, stellen Sie sicher, dass sie in den Einheiten angegeben ist, die Sie zum Messen des Volumens verwenden, oder Sie erhalten einen ungenauen Wert für die Masse. Hier sind einige gängige Umrechnungsfaktoren
1 kg/m²3 = 0,001 g/ml = 0,062 lb/ft3.
Wenn Sie entsprechende Einheiten für Dichte und Volumen verwenden, können Sie die Masse aus der Dichte berechnen und in entsprechenden Einheiten erhalten, indem Sie die Gleichung verwendenich = V. Sobald Sie die Masse kennen, können Sie sie bei Bedarf jederzeit in andere Einheiten umrechnen.
Beispiele für Dichteformeln
1. Welche Masse hat eine 2-ml-Durchstechflasche mit Tetrachlorkohlenstoff?
Das spezifische Gewicht von Tetrachlorkohlenstoff beträgt 1,589. Da das Volumen der Probe in Millilitern gemessen wird, teilen Sie das spezifische Gewicht durch die Dichte des Wassers in g/ml, um die Dichte in diesen Einheiten zu erhalten. Dabei ergibt sich eine Dichte von 1,598 g/ml. Jetzt ist es einfach, die Dichte-zu-Masse-Umrechnungsgleichung zu verwenden, um die Masse zu finden:
m=\delta\times V = 1,589\times 2 = 3,178\text{ Gramm}
2. Wie findet man die Masse einer großen Goldstatue, ohne sie zu wiegen?
Messen Sie zunächst das Volumen in Litern mit der Wasserverdrängungsmethode. Sehen Sie sich als nächstes die Dichte von Gold an, die 19.320 kg/m² beträgt3. Um in Gramm pro Liter umzurechnen, müssen Sie einfach mit 1 multiplizieren, sodass die Dichte 19.320 g/l beträgt. Jetzt können Sie die Masse aus der Dichte mit der Formel berechnenich = Vund erhalten Sie die Antwort in Gramm.